Tugas Arsitektur dan Organisasi Komputer - Cache Memory.doc

5/28/2018 Tugas Arsitektur dan Organisasi Komputer - Cache Memory.doc

?

i

?

Arsitektur dan Organisasi Komputer

{ Cache Memory }

Dosen : Drs. Eko Polosoro MM M!Kelas : "#$ama : %is &idya 'armoko

(onal Chandra)oga Prihastomo


MA*%+!E(MA*%+!E( %,M-%,M- KOMP-!E(KOMP-!E(

-$%E(+%!A+-$%E(+%!A+ #-D%#-D% ,-'-(,-'-(/011/011


KataKata PengantarPengantar

Dengan rahmat Allah SWT, kami dapat menyelesaikan tugas makalah mata kuliah

Arsitektur dan Organisasi Komputer sesuai waktu yang telah ditentukan.

Dalam makalah ini kami mengambil tema mengenai Cache Memory. Cache memory

merupakan memori yang memiliki keepatan sangat tinggi, digunakan sebagai perantara

antaraMain Memory dan !"#. $emori ini mempunyai keepatan lebih tinggi daripadaMain

Memory, namun harganya lebih mahal. Cache memory digunakan untuk men%embatani

perbedaan keepatan !"# yang sangat tinggi dengan keepatan &A$ yang %auh lebih rendah.

Dengan menggunakan cache memory, se%umlah data dapat dipindahkan ke memori ini dalam

sekali waktu, dan kemudian A'# akan mengambil data tersebut dari memori ini. Dengan

pendekatan seperti ini, pemrosesan data dapat dilakukan lebih epat daripada kalau !"#

mengambil data seara langsung dari &A$.

Seperti pepatah mengatakan( Tak ada gading yang tak retak. Oleh karena itu, kami

mohon masukan dari makalah yang telah kami sa%ikan guna penyempurnaan pada penulisan

makalah ini.

)akarta, *+ )uni -**

ormat kami,

?ii ?Tim "enyusun


DaftarDaftar IsiIsi

Kata Pengantar ......................................................................................................... ii

Daftar Isi .................................................................................................................... iii

Daftar Gambar ......................................................................................................... i/

Daftar Tabel .............................................................................................................. /

BAB I MAIN MEMORY*.*. "endahuluan ................................................................................................... *

*.. "engelompokkan $emory ............................................................................. *.0. )enis $emory ................................................................................................ 0

*.1. ubungan Antara !"# dengan $ain $emory dal Alat2alat 34O .................. 5

*.5. Karakteristik Sistem $emory ........................................................................ +

BAB II CACHE MEMORY

.*. !ahe $emory .............................................................................................. 6

.. 'e/el !ahe $emory .................................................................................... *-.0. Kapasitas !ahe ............................................................................................. *

.1. #kuran 7lok .................................................................................................. *

BAB III MAPPING CACHE MEMORY

0.*. "emetaan ........................................................................................................ *10.. Algoritma "enggantian .................................................................................. *

0.0. Write "oliy ................................................................................................... 0.1. $iss !ahe .................................................................................................... 0

BAB IV PENUTUP ................................................................................................... 1

?iii ?

DATAR PU!TAKA

"AMPIRAN


DaftarDaftar GambarGambar

8ambar *.*. 9aum Tubes ...................................................................................... 0

8ambar *.. $esin 9aum Tubesdengan $agneti !ore Storage ......................... 1

8ambar *.0. Single 'ayerTthin :ilm dengan Ta; &esistors .................................. 1

8ambar *.1. Semiondutor Storage berbentuk S3$$ ............................................ 1

8ambar *.5. )osephson )untion !hip ...................................................................... 5

8ambar *. ................................... 5

8ambar *.?. Keterhubungan !"#, $$, dan 34O ...................................................... , yaitu &O$ yang dapat

dihapus dengan sinar ultra /iolet serta dapat diprogram kembali berulang2ulang

0. EEPROM =lectrically rasable %rogrammable (ead 'nly Memory>, yaitu

&O$ yang dapat dihapus seara elektronik dan dapat diprogram kembali

#$/$ 0enis Mem)r,

7erdasarkan komponen yang digunakan terbagi atas (

A$ Va1''m T'bes

Komputer generasi pertama B;3A! tahun *61< menggunakan komponen tabung

hampa udara untuk main memory. $emori ini relati@ berukuran besar dan tiap2tiap tabung hampa udara mewakili * bit.

8ambar *.* C 8ambar ac$$m T$bes

B$ Magneti1 C)re !t)rage

?3?

Digunakan sekitar tahun *6 dan


ditumpuk membentuk suatu core stack.


$asing2masing core dapat menyimpan * bit bila dimagnetasi dengan suatu arus

listrik dari dua arah %urusan yang masing2masing bermuatan arus.

8ambar *. C 8ambar $esin ac$$m T$be denganMagnetic Core Storage

C$ Planar T&in2ilm !t)rage

Terbuat dari lempengan tipis keramik atau metal tembus pandang yang berisi

kumpulan besi nikel berbentuk empat persegi pan%ang keil dihubungkan

dengan kabel2kabel.

8ambar *.0 C 8ambar Single *ayerTthin +ilm dengan Ta, (esistors

D$ !emi1)n%'1t)r !t)rage

$ulai banyak digunakan se%ak tahun *6?-2an hingga sekarang. Terbuat dari

9'S3 =ery *arge Scale Integration> yaitu meletakkan se%umlah besar iruit ke

dalam suatu hip. Teknologi yang digunakan adalah $OS =Metal '!ide

Semicond$ctor> dan bersi@at volatile.


?4?

8ambar *.1 C 8ambar Semicond$ctor Storageberbentuk Single In-line Memory Mod$le .SIMM)


E$ 0)se*&s)n 0'n1ti)n

Diiptakan oleh 7rian )osephson dari 3nggris. $erupakan memori yang dapat

melakukan switch dari bit * ke bit - atau sebaliknya dengan keepatan yang

tinggi, yaitu kurang dari sepertriliun detik. $enggunakan suatu tempat tertutupyang berisi heli$m air dengan suhu sekitar 2-- dera%at elius.

8ambar *.5 C 8ambar/osephson /$nction Chip

$ C&arge%2C)'*le% De3i1e -CCD.

$erupakan memori yang terdiri dari ribuan metal bu%ur sangkar berukuran keil

yang masing2masing dapat menyimpan in@ormasi digit binari dalam bentuk

beban elektronik =electric charge>

8ambar *.< C 8ambarDelta-Doped Charged Co$pled Devices .CCD)

#$4$ H'b'ngan Antara CPU %engan Main Mem)r, %an Alat2Alat I5O7erikut ini adalah hubungan antara !"# dengan main memory dan alat2alat 34O(

A$ BU!

?5?

Disebut %uga pathway, merupakan suatu sirkuit yang merupakan %alur

transportasi in@ormasi antara dua atau lebih alat2alat dalam sistem komputer. 7us

yang menghubungkan antara !"# dengan main memory disebut dengan internal

bus, sedangkan yang menghubungkan !"# dengan alat2alat input4output disebut


eEternal bus.


)enis2%enis bus (

*. Data b$s, yaitu bus yang digunakan untuk %alur transportasi data dan

instruksi

. "ddress b$s, yaitu bus yang digunakan untuk %alur transportasi untuk alamat

di main memory untuk data atau instruksi yang akan diambil atau direkam

0. Control b$s, yaitu bus yang digunakan untuk mengirimkan signal sebagai

pemberitahuan akan dikirimkan suatu in@ormasi atau telah diterimanya

in@ormasi yang dikirimkan dari satu alat ke alat yang lain.

8ambar *.? C 8ambar Keterhubungan !"#, $$, dan 34O

Di dalam internal bus, hubungan antara !"# dengan main memory melalui data bus

yang dihubungkan dengan memory data register =$D&>, address b$s yang

dihubungkan dengan memory address register =$A&> dan control b$s yang

dihubungkan dengan control $nit.


?6?

8ambar *.+ C 8ambar Keterhubungan !"#, $$, dan 34O melalui &egister


B$ I5O PORT

Alat2alat input4output tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapi melalui suatu

34O port atau 34O inter#ace. Alat2alat input4output dapat berkomunikasi dengan

!"# dengan ara mengirimkan in@ormasi yang akan dikomunikasikan lewat bus.3n@ormasi yang dikirim dari alat input4output =peripheral device> ke main

memory atau ke register di !"# diletakan di 34O port dan dikirimkan lewat data

bus. Demikian %uga bila in@ormasi dari main memory akan dikirimkan ke

peripheral de/ie %uga melalui data bus dan diterima di 34O port. !ara ini disebut

%uga dengan program-controlled I0'. !ara ini banyak diterapkan pada alat 34O

yang hanya dapat menangani satu karakter atau * byte atau * word sa%a tiap saat

misalnya keyboard.

C$ DMA CONTRO""ER

#ntuk peripheral de/ie yang mempunyai keepatan tinggi, tidaklah ekonomis

untuk pengiriman in@ormasi byte per byte atau word per word, dan akan lebih

ekonomis bila pengiriman in@ormasi dilakukan sekaligus per blok in@ormasi. 7ila

in@ormasi dikirim sekaligus per blok dan !"# harus selalu mengawasi

pengiriman in@ormasi, maka akan ter%adi suatu waktu yang terbuang =idle time>.

D$A =Direct Memory "ccess> merupakan suatu konsep yang akan membuat

komunikasi in@ormasi antara peripheral de/ie dengan main memory akan lebih

e@isien. D$A controller mempunyai suatu processor sendiri di dalamnya

berupa 3! khusus yang akan menangani operasi baa dan tulis antara main

memory dan device peripheral.

Dengan ara D$A ini, !"# ukup sekali sa%a memberi signal ke D$Acontroller untuk melakukan pengiriman se%umlah blok data antara main memory

dengan device peripheral, yang selan%utnya urusan pengiriman data tersebut

akan dilakukan oleh processor di D$A tanpa turut ampur dari !"#, sehingga

dapat melakukan peker%aan yang lain.

?7?

!ara D$A ini biasanya digunakan untuk device peripheral yang mempunyai

keepatan tinggi yang membutuhkan pengiriman blok data yang besar, misalnya


hard disk drive.


D$ I5O CHANNE"

34O Channel adalah suatu D$A controller yang digunakan bersama2sama untuk

se%umlah alat2alat 34O. $asing2masing alat 34O dihubungkan dengan suatu

channel lewat suatu controller. Sebuah controller dapat digunakan untukse%umlah alat2alat 34O se%enis, misalnya akan digunakan dua atau lebih disk drive

pada sebuah komputer.

#$6$ Kara+teristi+ !istem Mem)ri

Adapun karakteristik sistem memori adalah sebagaimana tabel berikut(

Kara+teristi+ Keterangan

'okasi *. !"#

. 3nternal =main>

0. BEternal =secondary>

Kapasitas *. #kuran word

. )umlah word

Satuan Trans@er *. Block

. &ord

$etode Akses *. Se1$ential "ccess

. Direct "ccess

0. (andom "ccess

1. "ssociative "ccessKiner%a *. "ccess Time

. Cycle Time

0. Trans#er (ate

Tipe :isik *. Semi konduktor

. $agnetik

Karakteristik :isik *. olatile4on2olatile

. raseable4on2raseable

?8?Tabel *.*. Tabel Karakteristik Sistem $emori


BABBAB IIII CACHECACHE

MEMORYMEMORY

($#$ Ca1&e Mem)r,

Cache memory merupakan lokasi data sementara antara prosesor dengan main

memory. "enempatan cache memory ditu%ukan untuk mengurangi gap antara

keepatan prosesor dengan keepatan main memory. 8ambar .*. di bawah ini

menun%ukkan posisi ahe memory yang diletakkan antara prosesor =!"#> dengan

main memory. Sedangkan gambar .. memperlihatkan sistem interkoneksi untuk

cache memory.

CP- Word

Transfer

CacheMemory

Bloc

k

Transfe

r

Main

Memory

8ambar .*. 8ambar "osisi Cache Memorypada Sistem Memory.

?9 ?


8ambar .. 8ambar Sistem 3nterkoneksi yang terkait dengan Cache Memory.


Cacheberasal dari kata cash. Dari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan

atau tempat menyimpan sementara. Sesuai de@inisi tersebut cache memory adalah tempat

menympan data sementara. !ara ini dimaksudkan untuk meningkatkan trans@er data

dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache memory tersebut, sehingga

apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat

dilakukan lebih epat. Cache memory ini adalah memori tipe SD&A$ yang memiliki

kapasitas terbatas namun memiliki keepatan yang sangat tinggi dan harga yang lebih

mahal dari memori utama. Cache memory ini terletak antara register dan &A$ =memori

utama> sehingga pemrosesan data tidak langsung mengau pada memori utama.

Karakteristik cache memory adalah sebagai berikut(

? Kapasitas relati@ lebih keil dari main memory, tetapi memiliki keepatan yang

relati/ lebih tinggi dibanding main memory2

? Cache memory merupakan suatu memori b$##er =salinan data> bagi memori

utama

? $eskipun cache menggunakan in@ormasi yang tersimpan dalam memori utama,

tetapi ia tidak berhadapan seara langsung dengan memori utama

? &ord yang disimpan didalam cache memory adalah word yang diambil dari main

memory, yang diker%akan sesuai perintah !"#.

($($ "e3el Ca1&e Mem)r,

ingga saat ini, cache memory terbagi atas tiga le/el yaitu '*, ' dan '0. Cache

memory memori le/el * ='*> adalah cache memory yang terletak dalam prosesor

=internal cache>. Cache memory ini memiliki keepatan akses paling tinggi dan

harganya paling mahal. #kuran memori berkembang mulai dari +K7,


Sedangkan cache memory le/el 0 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih

dari satu misalnya d$alcore dan 1$adcore. :ungsinya adalah untuk mengontrol data

yang masuk dari tembolok ' dari masing2masing inti prosesor.

'e/el atau ' ahe merupakan bagian dari strategi penyimpanan multi le/el untuk

meningkatkan per@orma komputer. Terdapat tiga le/el cache yang digunakan pada

komputer, yaitu '*, ' dan '0 cache. Tiap2tiap ahe tersebut men%embatani %arak =gap>

diantara proessor yang sangat epat, dengan memori &A$ =&andom Aess $emory>

yang %auh lebih lambat.

Sementara desainnya terus mengalami perubahan, '* cachebiasanya telah terintegrasi

=b$ilt in> ke dalam proessor, sementara ' cache biasanya terintegrasi pada

motherboard =bersamaan dengan ' cache>. ;amun, beberapa proessor kini

menggabungkan ' cache serta '* cache, dan bahkan beberapa diantaranya %uga

menggungkan '0 cache. Keepatan yang paling tinggi terdapat pada '* cache,

kemudian menurun pada ' dan '0 cache. ;amun kebalikannya, semakin besar angka

cache, maka semakin besar pula kapasitas penyimpanan datanya.

8ambar .0. 8ambar !ontoh 'e/el Cachepada%rocessor.

?11?Tugas dari cache proessor adalah untuk mengantisipasi data re1$est, sehingga ketika

pengguna mengakses sebuah program yang sering digunakan, sebagai ontohnya,

instruksi2instruksi yang dibutuhkan untuk men%alankan program tersebut telah siap

digunakan, disimpan pada ahe. Ketika hal ini ter%adi, !"# dapat memproses reFuest

tanpa adanya %eda =delay>, sehingga dapat meningkatkan per@orma komputer seara

drastis.


!"# pertama2tama akan memeriksa '* ahe, diikuti dengan ' dan '0 cache. )ika

proessor telah menemukan bit data yang dibutuhkan, maka disebut dengan cache hit.

;amun %ika cache tidak menyediakan bit data yang dibutuhkan, proessor

mendapatkan sebuah ahe miss, dan data perlu ditarik dari &A$ yang lebih lambat

atau hard disk yang %uga lebih lambat.

($/$ Ka*asitas Ca1&e

$enentukan ukuran cache memory sangatlah penting untuk mendongkrak kiner%a

komputer. Dari segi harga cache memory sangatlah mahal tidak seperti memori utama.

Semakin besar kapasitas cache tidak berarti semakin epat prosesnya, dengan ukuran

besar akan terlalu banyak gate pengalamatannya sehingga akan

memperlambat proses.

Kita bisa melihat beberapa merek prosesor di pasaran beberapa waktu lalu. A$D

mengeluarkan prosesor K5 dan K< dengan cache memory yang besar =*$7> tetapi

kiner%anya tidak bagus. Kemudian 3ntel pernah mengeluarkan prosesor tanpa cache

memory untuk alasan harga yang murah, yaitu seri 3ntel !eleron pada tahun *66+2an

hasil kiner%anya sangat buruk terutama untuk operasi data besar,#loating point, 0D. 3ntel

!eleron /ersi berikutnya sudah ditambah cache memory sekitar *+K7.

'alu berapa idealnya kapasitas cache memoryG Se%umlah penelitian telah mengan%urkan

bahwa ukuran ahe antara *K7 dan 5*K7 akan lebih optimum.

($4$ U+'ran Bl)+

Blemen ranangan yang harus diperhatikan lagi adalah ukuran blok. Telah di%elaskan

adanya si@at lokalitas re@erensi maka nilai ukuran blok sangatlah penting. Apabila blok

berukuran besar ditrans@er ke cache akan menyebabkan hit ratio mengalami penurunan

karena banyaknya data yang dikirim disekitar re@erensi. Tetapi apabila terlalu keil,

dimungkinkan memori yang akan dibutuhkan !"# tidak terakup. Apabila blok

berukuran besar ditrans@er ke cache, maka akan ter%adi (

?12?*. 7lok2blok yang berukuran lebih besar mengurangi %umlah blok yang menempati

ahe. Karena isi cache sebelumnya akan ditindih.


. Dengan meningkatnya ukuran blok maka %arak setiap word tambahan men%adi lebih

%auh dari word yang diminta, sehingga men%adi lebih keil kemungkinan2 nya

digunakan epat.

ubungan antara ukuran blok dan hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan, tergantung

pada karakteristik lokalitas programnya dan tidak terdapat nilai optimum yang pasti telah

ditemukan. #kuran antara 1 hingga + satuan yang dapat dialamati

=word atau byte> ukup beralasan untuk mendekati nilai optimum.

?13?H


BABBAB IIIIII

MAPPINGMAPPING CACHECACHE MEMORYMEMORY

/$#$ Pemetaan

Karena saluran cache memory lebih sedikit dibandingkan dengan blok memori

utama, maka diperlukan algoritma untuk pemetaan blok memori utama ke dalam saluran

cache memory. "emilihan terhadap @ungsi pemetaan akan sangat menentu2 kan bentuk

organisasi cache memory.

Telah kita ketahui bahwa cache memory mempunyai kapasitas yang keil dibandingkan

memori utama. Sehingga diperlukan aturan blok2blok mana yang diletakkan dalamcache memory. Terdapat tiga metode, yaitu pemetaan langsung =direct mapping>,

pemetaan asosiati@, dan pemetaan asosiati@ set.

#$ Dire1t Ma**ing

? Setiap blok pada main memory dipetakan dengan line tertentu pada cache.

i = j modulo C

di mana i adalah nomor line pada ahe yang digunakan untuk meletakkan blokmain memory ke2%.

? )ika $ I


? &ord identi#ierberisi in@ormasi tentang lokasi word atau unit addressable

lainnya dalam line tertentu pada ahe.

? *ine identi#ierberisi in@ormasi tentang nomor @isik =bukan logika> line pada

ahe.

? Tag identi#ier disimpan pada ahe bersama dengan blok pada line.

o #ntuk setiap alamat memory yang dibuat oleh !"#, line tertentu yang

menyimpan opy alamat tsb ditentukan, %ika blok tempat lokasi data tersebut

sudah dikopi dari main memory ke cache.

o Tag yang ada pada line akan diek untuk melihat apakah benar blok yang

dimaksud ada pada line tsb.

8ambar 0.*. 8ambar OrganisasiDirect

Mapping.

Keuntungan menggunakanDirect Mapping antara lain(

? $udah dan murah diimplementasikan.

?

15?


? $udah untuk menentukan letak salinan data main memorypada cache.


Kerugian menggunakanDirect Mapping antara lain(

? Setiap blok main memory hanya dipetakan pada * line sa%a.

? Terkait dengan si@at lokal pada main memory, sangat mungkin mengakses blok

yang dipetakan pada line yang sama pada cache. 7lok seperti ini akan

menyebabkan seringnya sapu masuk dan keluar data ke4dari cache, sehingga hit

ratio mengeil.3it ratio adalah perbandingan antara %umlah ditemukan2 nya data

pada ahe dengan %umlah usaha mengakses cache.

?16?

8ambar 0.. 8ambar !ontoh "engalamatanDirect Mapping.


&ingkasan direct mapping nampak pada tabel berikut(

Item Keterangan

"an%ang alamat =s J w> bits

)umlah unit yang dapat dialamati sJw words or bytes#kuran 7lok sama dengan ukuran 'ine w words or bytes)umlah blok di memori utama sJ w4w I s

)umlah line di ahe m I r

7esarnya tag =s C r> bits

Tabel 0.*. TabelDirect Mapping

($ Ass)1iati3e Ma**ing

?

$emungkinkan blok diletakkan di sebarang line yang sedang tidak terpakai.? Diharapkan akan mengatasi kelemahan utamaDirect Mapping.

? arus mengu%i setiap cache untuk menemukan blok yang diinginkan.

o $engeek setiap tag pada line

o Sangat lambat untuk cacheberukuran besar.

? ;omor line men%adi tidak berarti."ddress main memory dibagi men%adi

@ield sa%a, yaitu tag dan word o##set.

?17?


8ambar 0.0. 8ambar Organisasi"ssociative Mapping.


? $elakukan penarian ke semua tag untuk menemukan blok.

? !ahe dibagi men%adi bagian (

o lines dalam S&A$

o tag dalam assoiati/e memory

8ambar 0.1. 8ambar !ontoh "engalamatan"ssociative Mapping.

Keuntungan"ssociative Mapping( epat dan @leksibel.

?18?

Kerugiannya( biaya implementasi. $isalnya ( untuk ahe ukuran + kbyte


dibutuhkan *-1 E *? bit associative memory untuk menyimpan tag identi#ier.


&ingkasan associative mapping nampak pada tabel berikut(

Item Keterangan


)umlah unit yang dapat dialamati sJw words or bytes#kuran 7lok sama dengan ukuran 'ine w words or bytes)umlah blok di memori utama sJ w4w I s

)umlah line di ahe undetermined

7esarnya tag s bits

Tabel 0.. Tabel"ssociative Mapping

/$ !et Ass)1iati3e Ma**ing

?

$erupakan kompromi antaraDirect dengan+$ll "ssociative Mapping.

? $embagi ahe men%adi se%umlah set =/> yang masing2masing memiliki

se%umlah line =k>

? Setiap blok dapat diletakkan di sebarang line dengan nomor set(

nomor set = j modulo v

?19?

8ambar 0.5. 8ambar Organisasi4-&ay Set "ssociative Mapping.


? )ika sebuah set dapat menampung line, maka ahe disebut memiliki 2

way set associative cache.

? ampir semua cache yang digunakan saat ini menggunakan organisasi atau

12way set associative mapping.

8ambar 0.


&ingkasanset associative mapping nampak pada tabel berikut(

Item Keterangan


)umlah unit yang dapat dialamati sJw words or bytes#kuran 7lok sama dengan ukuran 'ine w words or bytes)umlah blok di memori utama d

)umlah line dalam set k

)umlah set 9Id

)umlah line di ahe K/ I kLd7esarnya tag =s2d> bits

Tabel 0.0. Tabel Set "ssociative Mapping

/$($ Alg)ritma Penggantian

Mang dimaksud algoritma penggantian adalah suatu mekanisme pergantian blok2

blok dalam cache memory yang lama dengan data baru. Dalam pemetaan langsung

tidak diperlukan algoritma ini, namun dalam pemetaan asosiati@ dan asosiati@ set,

algoritma ini mempunyai peranan penting untuk meningkatkan kiner%a cache

memory.

?21?7anyak algoritma penggantian yang telah dikembangkan. Algoritma yang paling

e@ekti@ adalah *east (ecently 5sed ='>, yaitu mengganti blok data yang terlama

berada dalam cache memory dan tidak memiliki re@erensi. Algoritma lainnya adalah

+irst In +irst '$t =:3:O>, yaitu mengganti blok data yang awal masuk. Kemudian

*east +re1$ently 5sed =':#> adalah mengganti blok data yang mempunyai

re@erensi paling sedikit. Teknik lain adalah algoritma (andom, yaitu penggantian

tidak berdasakan pemakaian datanya, melainkan berdasarkan slot dari beberapa slot

kandidat seara aak.


/$/$ 7rite P)li1,

Apabila suatu data telah diletakkan pada cache memory maka sebelum ada

penggantian harus diek apakah data tersebut telah mengalami perubahan. Apabila

telah berubah maka data pada memori utama harus di2$pdate6 $asalah penulisan ini

sangat komplek, apalagi memori utama dapat diakses langsung oleh modul 34O, yang

memungkinkan data pada memori utama berubah, lalu bagaimana dengan data yang

telah dikirim pada cacheG Tentunya perbedaan ini men%adikan data tidak /alid.

Teknik yang dikenalkan diantaranya, write thro$gh, yaitu operasi penulisan

melibatkan data pada memori utama dan sekaligus pada cache memory sehingga data

selalu /alid. Kekurangan teknik ini adalah men%adikan lalu lintas data ke memori

utama dan cache memory sangat tinggi sehingga mengurangi kiner%a sistem, bahkan

bisa ter%adi hang. Teknik lainnya adalah write back, yaitu teknik meminimasi

penulisan dengan ara penulisan pada cache memory sa%a. "ada saat akan ter%adi

penggantian blok data cache memory maka baru diadakan penulisan pada memori

utama. $asalah yang timbul adalah manakala data di memori utama belum di2

$pdate telah diakses modul 34O sehingga data di memori utama tidak /alid.

"enggunaan m$lti cache terutama untuk m$ltiprocessor adan men%umpai masalah

yang lebih komplek. $asalah /alidasi data tidak hanya antara cache memory dan

memori utama sa%a, namun antar cache memory%uga harus diperhatikan. "endekatan

penyelesaian masalah yang dapat dilakukan adalah dengan (

?B$s &atching with &rite Thro$gh, yaitu setiap cache controller akan

memonitoring bus alamat untuk mendeteksi adanya operasi tulis. Apabila ada

operasi tulis di alamat yang datanya digunakan bersama maka cache controller

akan mengin/alidasi data cache2nya.

? 3ardware Transparency7 yaitu adanya perangkat keras tambahan yang men%amin

semua updating data memori utama melalui cache dire@leksikan pada seluruh

cache yang ada.

?22?

? on Cacheable Memory7 yaitu hanya bagian memori utama tertentu yang

digunakan seara bersama. Apabila ada mengaksesan data yang tidak di share


merupakan kegagalan cache.


/$4$ Miss Ca1&e

Saat miss menulis, anda bisa punya pilihan antara membawa blok ke cache =write2

allocate> atau tidak =write2no2allocate>. Saat miss membaa, anda selalu membawa

blok ke cache =lokalitas spasial atau temporal> 2 blok mana yang diganti(

? tidak ada pilihan untuk direct-mapped

cache

? memilih seara aak way yang akan

diganti

? mengganti way yang paling %arang dipakai

='>

? penggantian :3:O =ro$nd-robin>

Tipe miss cache adalah sebagai berikut(

? Miss wa%ib( ter%adi saat pertama kali word memori diakses. $erupakan miss

untuk cache yang in@init.

? Miss kapasitas( ter%adi karena program menyentuh banyak word yang lain

sebelum menyentuh ulang word yang sama. $erupakan miss untuk cache #$lly2

associative.

? Miss kon@lik( ter%adi karena dua work dipetakan ke lokasi yg sama di cache.

$erupakan miss yang ter%adi ketika berganti dari cache #$lly2assoiati/e ke

?23?

direct2mapped.


BABBAB IVIV

PENUTUPPENUTUP

?24?

Cache memory merupakan memori yang memiliki keepatan sangat tinggi, digunakan

sebagai perantara antara Main Memory dan !"#. $emori ini mempunyai keepatan lebih

tinggi daripadaMain Memory, namun harganya lebih mahal. Cache memory digunakan untuk

men%embatani perbedaan keepatan !"# yang sangat tinggi dengan keepatan &A$ yang

%auh lebih rendah. Dengan menggunakan cache memory, se%umlah data dapat dipindahkan ke

memori ini dalam sekali waktu, dan kemudian A'# akan mengambil data tersebut dari

memori ini. Dengan pendekatan seperti ini, pemrosesan data dapat dilakukan lebih epat

daripada kalau !"# mengambil data seara langsung dari &A$.


DATARDATAR PU!TAKAPU!TAKA

Stallings, William. -*-. C)m*'ter Organi8ati)n an% Ar1&ite1t're 9t& E%iti)n.

"rentie all.

Daftar 7ebsite:

? http(44en.wikipedia.org4wiki4!aheNohereny? http(44en.wikipedia.org4wiki4!aheNalgorithms

? http(44williamstallings.om4!omputerOrganiation4!OA+e23nstrutor4indeE.html

?25?

? http(44www.tomshardware.om4re/iews4athlon2l02ahe, 1*


"AMPIRAN"AMPIRAN

Pr)1ess)r T,*e Year "# Ca1&e "( Ca1&e "/ Ca1&e

37$ 0


?27?

8ambar "erbandingan Keepatan Akses antara !"# danMain Memory

Tugas Arsitektur dan Organisasi Komputer - Cache Memory.doc

Documents

Transcript of Tugas Arsitektur dan Organisasi Komputer - Cache Memory.doc